11.1 电源和电流-【志鸿优化训练】2026-2027学年高中物理必修第三册(人教版)

点的电势，B错误；9-x图像的斜率的绝对值等于电场强 度大小，由图可知，沿x轴从O点到x2点，斜率先增大后 减小，则电场强度先增大后减小，C错误；沿x轴从O点 移动到1点，由图看出电势逐渐降低，电子在高电势处 电势能小，故电子的电势能增大，D正确。故选AD。 [跟踪训练5]D电子从A到C电势能逐渐减小， 可知电势逐渐升高，则电场在x坐标轴上电场强度方 向沿x轴负方向，而沿电场方向电势逐渐降低，可知A 点电势低于B点电势，A错误；电子仅在静电力作用下 沿x轴正方向运动，只有静电力做功，因电势能逐渐减 小，则动能逐渐增大，即电子在A点的速度小于在B点 的速度，B错误；E。-x图像的斜率等于静电力，可知从 A到B电子受静电力逐渐减小，场强逐渐减小，可知A 点电场强度大于B点电场强度，C错误；因从A到B的 静电力大于从B到C的电场力，根据W=Fx可知，电 子从A运动到B静电力做的功大于从B运动到C静 电力做的功，D正确。故选D。 第十一章电路及其应用 1.电源和电流 【必备知识·梳理】 [知识梳理] 一、 1.正极负极电源 2.(1)自由电荷 (2)克服电能 二、 1.（1)恒定电场 (2)变化 2.(1)大小方向恒定电流 (2)①9②电荷量越大 3.(2)安培安A10310 (3)标量 (4)正极负极负极正极 三、 neSv [科学思维] 一、思考判断 1.×2.×3.×4.×5.×6./ 二、思维探究 提示：1.雷电是云层间或云层与地面之间的电压达 到一定值时将空气击穿所产生的放电现象，所形成的电 -3 流是瞬时电流。手电筒中的小灯泡能持续发光，是因为 误，D正确。故选BD。 电路中有电源，使得电路中的电流能够持续存在。 [典例4]A细橡胶圆环与毛皮摩擦后带均匀负 2.产生恒定电场的电荷是运动的，但电荷的分布是 电，则等效电流方向沿逆时针。根据电流的定义式有 稳定的，而产生静电场的电荷是静止不动的。 【关键能力·探究】 1=是-会-票故选入 探究一 [针对训练2]A根据q=It,代入数据解得q= [情境探究] 1.0C。故选A。 提示：(1)A、B之间有电势差，能形成电流，但不能 [针对训练3]A电子运动一周所需要的时间t= 持续下去。 240 =8×106s,在圆形轨道上任取一横截 (2)产生持续电流的条件是导体两端始终存在电势 ×3×10 10 差，电源的作用就是移送电荷，保持导体两端的电势差。 面，则在t时间内通过该横截面的电荷量q=It=1× [典例精析] 10-3×8×10-6C=8×10-9C,环中运行的电子数N= [典例1]B电源的作用是在电源内部把电子从正 极不断地搬运到负极，从而使两极之间有一定的电势 9=5X1010个。故选A。 差，故A错误，B正确；要使电路中有电流，不仅需要电 [针对训练4]D电解池中，会有等量的正、负离 源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错误；电 源是为电路提供能量的装置，故D错误。故选B。 子经过截面，根据1=号，可知电路中的电流大小是 [针对训练1]BD电源是将其他形式的能转化为 6A,则在1s的时间内，共有3C的正离子和3C的负 电能的装置，并不为电路提供自由电荷，其作用是保持 离子通过截面xy。故选D。 导体两端有持续的电势差，能使导体中的自由电荷受到 探究三 静电力的作用而发生定向移动，并不能使绝缘体变成导 [情境探究] 体，故A、C错误；B、D正确。故选BD。 提示：(1)导体中的自由电子总数N=nlS,总电荷 探究二 量Q=Ne=nlSe。 [情境探究] (2)所有这些电子全部通过横截面D所需的时间 提示：(I)盐水中的电流是Cl和Na+同时反向定 i=l 向移动形成的，金属导线中的电流是自由电子定向移动 (3)根据公式q=t可得，导体中的电流 形成的。 (2)向左。 I=Q-nlSe=neSvs t (3)1=2Ne v [典例精析] [典例精析] [典例5]C根据电流的微观表达式I=neSv可 [典例2]B根据电流的定义式I=9,可得电流的 知，自由电子定向移动的速率为口=S一 大小为=立=0，A=0.1A,电流方向规定为正电荷 8.5X1020X1.6X10-9X1X10-5≈7.4×105m/s。 定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向 故选C。 移动的方向相反，故电流向左。故选B。 [针对训练5]C根据电流的微观表达式I= [典例3]D正电荷定向移动的方向就是电流的方 neSv,I相同，S与v成反比，a的直径是b的2倍，则 向，负电荷定向移动的反方向也是电流的方向，有正、负 S。=4S,所以：，=1：4。故选C。 电荷反向经过同一截面时，公式I=中的g应是正、 【随堂演练·达标】 负电荷电荷量的绝对值之和，故1=m十)，电流方 1.C电流的方向与自由电子定向移动的方向相反，电 t 流的方向与正电荷定向移动的方向相同，A、B错误； 向由A指向B,与正、负电荷的数量无关，故A、B、C错 在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方 31 向相反，C正确；在电解液中，电流的方向与正离子定 向移动的方向相同，D错误。故选C。 2.A由题可知1s通过截面xy的电荷量为g=0.2C 十0.3C=0.5C,则这个电路中的电流为I=9= 0.5A,故选A。 3.C在△t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经 过的长度为v△t,由于铜导线的横截面积为S,则在 △t时间内，电子经过的导线对应体积为△tS,又由 于单位体积的导线有n个自由电子，则在△t时间内， 通过导线横截面的自由电子数目可表示为N= nuS△，则电流的微观表达式为I=Ye=nSuAte= △t △t nSwe。故选C。 4.A由电流的定义式可得，形成的平均电流约为I= =088A=5X10A.放选A 5.D这段时间产生的电流为I=9=。01 t2X103A= 50A。故选D。 6.C电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离 子定向移动方向相反，所以正离子定向移动形成电 流，方问从A到B,负离子定向移动形成电流方问也 从A到B,不会相互抵消，A、B错误；溶液内电流方 向从A到B,2s时间内通过溶液截面的电荷量g= ne十n2e=(n十n2)e,则根据电流的定义式I=9= (m+2)e_2X1×108X1.6×10”A=0.16A,C 2 正确，D错误。故选C。 1 7.A 根据I=S0=nv”,可得。cc,可知 流过P、Q的自由电子定向移动的平均速率之比为 1:9。故选A。 8.D圆环转动的周期T=2π迟，圆环转动产生的等效 0 电流1一是-品器做运D 2.导体的电阻 【必备知识·梳理】 [知识梳理] 1.U-I 2.(1)原点 (2)之比 26第十一章 电路及其应用 1.电源和电流 学业目标·定位 课标要求 核心素养 1.通过实例对比，思考持续电流形成的原因，了解电源的作 1.电源、电流、电流的微观表达。（物理观念） 用，认识常见的电源。 2.对电荷在静电力作用下定向移动的分析，理 2.通过对比静电平衡条件，思考电路中的电场特点和电荷运 解形成电流的条件。（科学思维） 动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流。 3.运用公式I=9和I=neSu分析、处理问题。 3.通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。 (科学态度) 必备知识 ·梳理 答案见P325 国知识梳理 不随时间 ,其基本性质与静电场相同， 即在静电场中所讲的电势、电势差及其与电 一、电源 1.定义 场强度的关系同样适用于恒定电场。 2.恒定电流 能把电子从 搬运到 的装置称为 (1)定义 如图所示，P为电源，A是电源的正 都不随时间变化的电流叫作 极，B是电源的负极。 。 电流强弱用电流这个物理量表 示，符号为I。 (2)公式 ①如果用I表示电流、q表示在时间t内通过 导体横截面的电荷量，则有I 2.作用 ②单位时间内通过导体横截面的 越 (1)从电荷转移的角度看 多，电流就 电源能使闭合电路中的 持续定向 3.注意 移动。 (1)恒定电流的特点是在任何相等时间内通 (2)从能量转化的角度看 过导体任一横截面的电荷量都相等。 移送电荷的过程就是 静电力做功的过 (2)单位：在国际单位制中，电流的单位是 程，从而把其他形式的能转化成 ,简称，符号是。常用单位还 二、恒定电流 有毫安(mA),微安(uA)。1A=mA= 1.恒定电场 uA。 (1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的 (3)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流 电场，叫作 方向。虽然电流有方向，但电流是 (2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都 (4)在电源外部的电路中，电流是从电源的 。76 。第十一章电路及其应用 流向 ;在电源内部的电路中，电 2.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断 流是从电源的 流向 地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定 三、电流的微观解释 的电势差。() 3.电流既有大小，又有方向，是矢量。() 4.导体中的电流一定是正电荷走向移动形成 vt 的。() 如图所示，设导体的横截面积为S,自由电子 5.电子定向移动的方向就是电流的方向。() 数密度（单位体积内的自由电子数）为n。自 6.电流越大，单位时间内通过导体横截面的电 由电子定向移动的平均造率为，则时间t内 荷量越多。() 通过某一横截面的自由电子数为nSt。由 二、思维探究 于电子电荷量为e,因此时间t内通过横截面 1.雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的 的电荷量g=neSut。根据电流的公式I= 闪光，但持续极短的时间，而手电筒的小灯泡 ?,就可以得到电流和自由电子定向移动平 却能持续发光。这是为什么？ 均速率的关系 I= 由此可见，从微观上看，电流的大小决定于导 体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的 电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体 的横截面积。 2.产生恒定电场和静电场的电荷有什么不同？ 器科学思维 一、思考判断 1.导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷 没有运动。() 关键能力 探究 答案见P325 探究一 对电源的理解 回情境探究 2.如图乙所示，如何让导线中保持持续的电流？ 1.如图甲所示，用导线连接两个分别带正负电 电源起到了什么作用？ 荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果 有，这个电流能持续下去吗？ 电源 77 物理必修第三册人教版 自知识深化 探究二对恒定电流的理解及计算 1.电源的作用维持两极之间的电势差，使自由 电子持续地定向移动。 ☐情境探究 2.形成电流的三种电荷 如图所示，把电源用导线连接在插入食盐水 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和 中的两个金属电极上，电路中形成电流。 负离子，其中金属导体导电时定向移动的电 电源 荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷 食盐水 电流方向 有正离子和负离子，气体导电时定向移动的 电荷有自由电子、正离子和负离子。 @典例精析 【典例1】以下关于电源的说法，正确的是( ) 承Na型 A.电源的作用是在电源内部把电子由负极 (1)盐水中的电流和金属导线中的电流形成 不断地搬运到正极，从而保持两极之间 机制有什么不同？ 有稳定的电势差 (2)盐水中的电流沿什么方向？ B.电源的作用是在电源内部把电子由正极 (3)假设ts内有N个CI-和N个Na+通过 不断地搬运到负极，从而保持两极之间 图中虚面，则电路中的电流多大？ 有稳定的电势差 C.只要电路中有电源，电路中就一定有 电流 D.电源实质上也是一个用电器，也需要外 界提供能量 名师点拔 自知识深化 电路中有持续电流应满足的条件 1.对电流的理解 1.电路中有电源； (1)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵 2.电路还必须是闭合的，即必须用导体将电 循代数运算法则。 源连接起来。 (2)在外电路中电流方向由电源正极到负极， [针对训练1]（多选)对电源的认识，下列 在电源内部电流方向由电源负极到正极。 说法正确的是() (3)I=?是电流的定义式，或者说是求解电 A.电源是为电路提供自由电荷的装置 流的一种方法，电流I与q、t无正反比关系 B.电源的作用是保持导体两端有持续的电 (4)g=It是电荷量的计算式。 势差 2.电流大小的计算 C.电源的作用是使绝缘体变成导体 (1)金属导体中电流的计算 D.电源能使导体中的自由电荷发生定向 金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用 移动 1=2计算时，9是某一时间内通过金属导体 横截面的电子的电荷量。 。78 。第十一章电路及其应用 (2)电解液中电流的计算 环，与毛皮摩擦后均匀带电。已知圆环的半 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I= 径为R,带电量为Q。关于橡胶圆环转动形 计算时，9应是同一时间内正、负两种离子 成的等效电流说法正确的是( ) 通过横截面的电荷量的绝对值之和。 (3)环形电流的计算 环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓 A.大小I=,方向沿逆时针 等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上 2π 各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上 各处时所形成的电流。对周期性运动的电 R大小1一尝，方向沿顺时针 荷，常取一个周期来计算等效电流。利用I= C大小1一象方向沿顺时针 旱求等效电流。 D.大小I= 器方向沿逆时针 @典例精析 名师点拔 【典例2】如图所示是通有恒定电流的某段导体， 求电流的技巧 在5s内有0.5C的负电荷向右通过横截面 (1)要分清形成电流的电荷种类，是只有正 A,则导体内电流的大小和方向分别是() 电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动。 (2)当正、负电荷都参与定向移动时，正、负 电荷对电流的形成都有贡献。 A.0.1A向右 B.0.1A向左 [针对训练2]若通过某导线的电流为 C.2.5A向右 D.2.5A向左 2A,则在0.5s内通过该导线横截面的电荷 【典例3】（多选）如图所示，电解 量为( ) 池内有一价的电解液，t秒内 A.1.0CB.1.5CC.2.5CD.4.0C 通过溶液内截面S的正离子 [针对训练3]北京正负电子对撞机的储存 数是m,负离子数是2，设元 环是周长为240m的近似圆形轨道，当环中电子 电荷为e,以下解释中正确的是( 以光速的0运动而形成1mA的电流时，环中运 A.当n=n2时，电流为零 B.当n1>2n时，电流方向为A→B,电流为 行的电子数目为（已知光速c=3×108m/s,电子 I=(n-nz)e 的电荷量e=1.6×10-19C)() t A.5×1010个 B.5×1011个 C.当n1<2时，电流方向为B→A,电流为 C.1×102个 D.1×103个 I=n2-m)e [针对训练4幻如图所示的是电解池，电路中 的电流大小是6A,则下列说法正确的是( ) D.溶液内电流方向为A→B,电流 I=(m+m)e t 【典例4】如图所示，以恒定角速度ω沿顺时针 方向、绕其圆心做匀速圆周运动的细橡胶圆 79… 物理必修第三册人教版 A.在1s的时间内，共有6C的负离子通过 公式I=?与ngSu的比较 截面xy B.在1s的时间内，只有6C的负离子通过 公式 1- I=ngSu 截面xy 公式性质 定义式 决定式 C.在1s的时间内，共有6C的正离子和6C 电流的 时间t内的平均电流 某时刻的瞬时电流 意义 的负离子通过截面xy 描述的 大量电荷定向 形成电流的 D.在1s的时间内，共有3C的正离子和3C 角度 移动的宏观表现 微观实质 的负离子通过截面xy 联系 由I=?可导出I=ngSu 探究三电流的微观表达式 2.金属导体中三种速率的区别 电子定向移 电子热运动 电流传导 ©情境探究 项目 动的速率 的速率 的速率 如图所示，一段长为1粗细均匀的导体，两端 自由电子在 闭合开关的瞬间， 加一定的电压，导体中的自由电子沿导体定 恒定电场中 导体中的自 电路中各处以光 受静电力作 由电子无规 速建立恒定电场 向移动的平均速率为⑦，设导体的横截面积 用而产生的 则热运动的 的速率，在恒定电 为S,导体每单位体积内的自由电子数为n, 理 运动速率，电 速率，它们向 场的作用下，电路 每个自由电子的电荷量大小为e。 意 流是自由电 各个方向运 中各处的自由电 头 子的定向移 动的机会相 子几乎同时开始 动形成的，其 等，故不能形 做定向移动，整个 ⊙→ 关系为 成电流 电路也几乎同时 =neSv 形成了电流 = 大小 10-4m/s 10m/s 3×10m/s (1)求导体中有多少个自由电子？总电荷量 是多少？ @典例精析 (2)这些电子全部通过横截面D所需的时间 【典例5】金属铜单位体积内自由电子数量是 是多少？ 8.5×1028个，横截面积1.0mm2的铜导线在电 (3)导体中的电流是多大？ 流1.0A时的自由电子定向移动速率是（自由 电子带电量e=-1.6×1019C)() A.7.4×10-3m/s B.7.4×10-4m/s C.7.4×10-5m/s D.7.4×10-6m/s 名师点拨 用电流的微观表达式求解问题的注意，点 (1)准确理解公式中各物理量的意义，式中 自知识深化 的)是指自由电子定向移动的平均速率，不是 1.电流的大小 电流的传导速率，也不是自由电子无规则热运 I=是电流的定义式，I=m9S0是电流的决 动的速率。 (2)I=neSu是由I=g推导出的，若n的含 定式，故电流的大小与通过导体横截面的电 荷量以及通电时间无关。 义不同，表达式的形式也会不同。 …●80 。第十一章电路及其应用 [针对训练5]如图所示，同种材料制成的 于( 圆柱形导体a,b,a的直径是b的2倍。将两部 a 分导体串接在电路中，通过恒定电流时自由电 子在两部分导体中定向移动的速度℃。：，等 A.1:1 B.1:2 C.1:4 D.2:1 随堂演练·达标 答案见P326 1.下列关于电流方向的说法中，正确的是( 统中，绝缘开关闭合或断开时常常产生高压电 A,电流的方向与自由电子定向移动的方向 弧。已知某次电弧在2ms中释放了0.1C电 相同 荷量，则这段时间产生的电流为() B.电流的方向与正电荷定向移动的方向 A.0.05AB.0.5AC.5A D.50A 相反 6.在NaC1溶液中，正、负电荷定向移动，方向 C.在金属导体中，电流的方向与自由电子定 如图所示，若测得2s内分别有1.0×1018个 向移动的方向相反 Na+和CI-通过溶液内部的横截面M,以下 D.在电解液中，电流的方向与正离子定向移 解释正确的是() 动的方向相反 A.正离子定向移动形成电 电源 2.如图所示的电解池，通电1s时间内共有 流，方向从A到B,负离 0.2C的正离子和0.3C的负离子通过截面 子定向移动形成电流方 xy,则这个电路中的电流是( 向从B到A A B.溶液内正负离子沿相反 方向运动，电流相互抵消 C.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.16A D.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.O8A A.0.5AB.0.2A C.0.3AD.0.1A 7.两根材料相同、横截面半径之比为3：1的均 3.有一横截面积为S的铜导线，每单位体积的 匀直导线P、Q按如图所示的方式接入电路。 导线中有n个自由电子，电子的电量为e。 当电路中通入恒定电流时，流过P、Q的自由 当电子的定向移动的速度为时，通过导线 电子定向移动的平均速率之比为() 横截面的电流可表示为( ) Q ⊙OO⊙OOOO A.1:9 B.1:3 C.3:1D.9:1 ⊙OO⊙OOOO 8.均匀带电绝缘圆环电荷量为Q,半径为R。现 A.nSv B.nve C.neSv D.neSut 使圆环绕如图所示过圆心的轴以线速度？匀 4.某天午后雷电交加，假设一次闪电流动的电 速转动，则圆环转动产生的等效电流为() 荷量约为400C,持续的时间大约是0.008s, 则形成的平均电流约为() A.5×104A B.5×103A C.6×104A D.6×103A 5.电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘 A.Qv B.QR C.2πQu D. Qv R πR 介质（例如空气）所产生的瞬间火花。电力系 81·